光电子技术复习题（一）

一．单项选择题

1. 光电转换定律中的光电流与 B

A 温度成正比 B光功率成正比 C暗电流成正比 D光子的能量成正比

2. 发生拉曼—纳斯衍射必须满足的条件是 A

A 超声波频率低，光波平行声波面入射，声光作用长度短

B 超声波频率高，光波平行声波面入射，声光作用长度短

C 超声波频率低，光波平行声波面入射，声光作用长度长

D 超声波频率低，光束与声波面间以一定角度入射，声光作用长度短

3.光束调制中，下面属于外调制的是 ABD

A 声光调制 B 电光波导调制 C 半导体光源调制 D 电光强度调制

4.红外辐射的波长为[ d ] A 100-280nm B 380-440 nm C 640-770 nm D 770-1000 nm

5.激光具有的优点为相干性好、亮度高及[ b ]A 多

色性好 B单色性好 C 吸收性强 D吸收性弱

6．能发生光电导效应的半导体是 c

A本征型和激子型 B本征型和晶格型 C本征型和杂质型 D本征型和自由载流子型

7．光敏电阻的光电特性由光电转换因子描述，在强辐射作用下A

A. =0.5 B. =1 C. =1.5 D. =2

8.电荷耦合器件分 [ A ]

A 线阵CCD和面阵CCD B 线阵CCD和点阵CCD C 面阵CCD和体阵CCD D 体阵CCD和点阵CCD

9. 光通亮φ的单位是[ C ]

A 焦耳 (J) B 瓦特 (W) C流明 (lm) D坎德拉(cd)

10.硅光二极管主要适用于[D]

A紫外光及红外光谱区 B可见光及紫外光谱区 C可见光区 D 可见光及红外光谱区

13．光视效能K为最大值时的波长是A

A．555nm B.666nm C．777nm D.888nm

14.可见光的波长范围为[C ]

A 200—300nm B 300—380nm C 380—780nm D 780—1500nm

15.电荷耦合器件的工作过程主要是信号的产生、存储、传输和C ]

A 计算 B 显示 C 检测 D 输出

16. 辐射通亮φe的单位是[B ]

A 焦耳 (J) B 瓦特 (W) C每球面度 (W/Sr) D坎德拉(cd)

二.填空题

1. 光在大气中传播，将会使光速的能量衰减，其主要因素来源于大气衰减、 大气湍流效应 。

2. 按照声波频率的高低以及声波和光波作用长度的不同，声光相互作用可以分为 拉曼拉斯衍射 和 布喇格衍射 两种类型。

3. CCD的工作过程就是 产生 、 存储 、 传输 、 检测 的过程。

4.实现脉冲编码调制，必须进行三个过程： 抽样 、 量化 、 编码 。

6.光束调制按其调制的性质可分为 调幅 、调频 、调相 、 强度调制 。

8. CCD的基本功能为 电荷存储 、 电荷转移 。

三.术语解释

(补)电磁波谱:按照波长或频率的顺序把电磁波排列成图表。

1.色温(P9):在规定两波长处具有与热辐射光源的辐射比率相同的黑体的温度。

(补)大气窗口:对于某些特点的波长,大气呈现出极强的吸收.根据大气的这一特性,把近红外分成八个区段,将透过率较高的的波段称为大气窗口。

2.半波电压:当光波的两个垂直分量Ex’,Ey’的光程差为半个波长(相应的相位差为180度)时所需要加的电压。

3.内调制：加载信号是在激光振荡过程中进行的，以调制信号改变激光器的振荡参数，从而改变激光器输出特性以实现调制。

4.光电发射效应：在光照下，物体向表面以外的空间发射电子（即光电子）的现象。光电发射效应条件：波长（nm）=1240/E（eV）

5.非平衡载流子：光辐射照射端电压为u的半导体，如果波长满足如下条件，Eg是禁带宽度，Eg是杂质能带宽度。那么光子将在其中激发新的载流子（电子和空穴）,这就使半导体中的载流子浓度在原来平衡值上增加了一个量 n和p，新增的部分半导体物理中叫非平衡载流子。

6.视场光阑:安置在物平面或者像平面上限制成像范围的光阑。

7．吸收比：被物体吸收的能量与入射的能量之比。（P7）

8．辐照度:在辐射接受面上的辐射照度Ee定义为照射在面元上的辐射通量d 与该面元的面积dA之比。 （P4）

11.反射比：反射的能量与入射能量之比。（P7）

12.辐射能 （Qe，J）：以辐射能形式发射或传输的电磁波（紫外，可见光和红外辐射）能量。（P3）

13.光子效应：单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的一类光电效应。（P7）

14.温差电动势：当两种不同的配偶材料（金属，半导体）两端并联熔断时，如果两个接头的温度不同，并联回路就产生电动势，即温差电动势。（P127）

15.光束漂移：

16.光通量：

17.视见函数：通过对标准光度观察者的实验测定，在辐射频率540×10 Hz（=555nm）处，K有最大值，其值为Km=683lm/W。而当>555nm时，V<1； =555nm时，V=1。（P6）

19．热噪声：光电探测器本质上可用一个电流源来等价，即它有一个等效电阻R，电阻中自由电子的随机热（碰撞）运动将在电阻器两端产生随机起伏电压，称为热噪声。（P136）

20．冷阻

（补）暗电流：CCD成像器件在既无光注入又无电注入情况下的输出信号称暗信号，即暗电流。（P185）

四、简答题

1．何为大气窗口?简单分析光谱位于大气窗口内的光辐射的大气衰减因素。

对某些特定的波长，大气呈现出极为强烈的吸收。光波几乎无法通过。根据大气的这种选择吸收特性，一般把近红外区分成八个区段，将透过率较高的波段称为大气窗口。

大气中N2、O2分子虽然含量最多（约90%），但它们在可见光和红外区几乎不表现吸收，对远红外和微波段才呈现出很大的吸收。因此，在可见光和近红外区，一般不考虑其吸收作用。大气中除包含上述分子外，还包含有He，Ar，Xe，O3，Ne等，这些分子在可见光和近红外有可观的吸收谱线，但因它们在大气中的含量甚微，一般也不考虑其吸收作用。只是在高空处，其余衰减因素都已很弱，才考虑它们吸收作用。H2O和CO2分子，特别是H2O分子在近红外区有宽广的振动-转动及纯振动结构，因此是可见光和近红外区最重要的吸收分子，是晴天大气光学衰减的主要因素。

2.解释半波电压。半波电压由晶体的那些参数决定？

当光波的两个垂直分量Ex，Ey的光程差为半个波长（相应的相位差为）时所需要加的电压，称为半波电压。

3．什么是光束的直接调制？请解释其中的脉冲编码调制过程?

直接调制就是内调制，内调制是指加载信号是在激光振荡过程中进行的，以调制信号改变激光器的振荡参数，从而改变激光器输出特性，以实现调制。数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的，称为PCM（pulse code modulation），即脉冲编码调制。抽样过程将连续时间模拟信号变为离散时间、连续幅度的抽样信号，量化过程将抽样信号变为离散时间、离散幅度的数字信号，编码过程将量化后的信号编码成为一个二进制码组输出。这种电的数字信号称为数字基带信号，由PCM电端机产生。 简单说就是模/数转换.

4．光热效应的特点有哪些？探测元件吸收光辐射能量后，并不直接引起内部电子状态的变化，而是把吸收的光能转化为晶格的热运动能量，引起探测元件温度上升，温度上升是探测元件的电学性质或其他物理性质发生变化。光热效应对光波频率没有选择性，其速度比较慢。光热效应有温差电效应、热释电效应。

5．选用光敏电阻应当注意什么？

1）用于测光的光源光谱特性必须与光敏电阻的光敏特性匹配

2）要防止光敏电阻受杂散光的影响 3）要防止是光敏电阻的电参数（电压、功耗）超过允许值 4）根据不同用途，选用不同特性的光敏电阻。

6．实际工作中，如何得出光电池的开路电压和短路电流值？如何操作？P146

7．材料对光激发的波长阈值要求至少应满足什么条件？

8．研究光电导弛豫时间的实际意义是什么？

光敏电阻受到脉冲光照射时，光电流并不立刻上升到最大饱和值，而光照去掉后，光电流也并不立刻下降到零。这说明光电流的变化对于光的变化，在时间上有一个落后，这就是光电导的弛豫现象。响应时间又分为上升时间t1和下降时间t2，上升时间t1是指光敏电阻受到脉冲光照射时，其相对灵敏度上升到其最大值的63%时所经过的时间，下降时间t2是指光敏电阻在去掉脉冲光照射时，其相对灵敏度下降到其最大值的37%时所经过的时间。

9．如何解释光电导光谱分布中短波方向光电导下降现象？

10．试述用光敏电阻检测光的原理。

11.简述激光器的组成及各组成部分的作用。

组成：工作物质、泵浦源、谐振腔。作用：工作物质：在这种介质中可以实现粒子数反转。泵浦源（激励源）：将粒子从低能级抽运到高能级态的装置。谐振腔：(1)使激光具有极好的方向性(沿轴线)。(2)增强光放大作用(延长了工作物质)。(3)使激光具有极好的单色性(选频)。

12.解释光波在大气中传播衰减的因素。

13.何为大气湍流效应，大气湍流对光束的传播产生哪些影响？

14.何谓帧时、帧速？二者之间有什么关系？

15.选用光电探测器的一般原则。

用于测光的光源光谱特性必须与光电探测器的光谱响应特性匹配；考虑时间响应特性；考虑光电探测器的线性特性等。

17. 请说明光电检测装置由哪些部分组成，并对各部分输出信号类型进行说明。

18．请说明光的基本度量中光度量与辐射度量两种单位制的区别，说明它们的换算关系。

19．什么是半导体材料的本征吸收 ？

20．光电发射效应与光电导效应相比有什么区别？

21．如何改善光敏电阻的时间响应特性？

22．光电池作为探测器件时，有哪些特点，可用于哪些方面？

23．如何解释光电导光谱分布中短波方向光电导下降现象？

24．试述用光敏电阻检测光的原理。

25.试述光的调制原理

五． 判断说明题

1对本征半导体来说，导带的电子和价带的空穴是相等的。

2.光敏电阻一般采用禁带宽度Eg较大的材料。

3.使用热电偶测温度时，测试系统须加外电源。

4.光电耦合器件易受外界光的干扰。

5.光电二极管一般在反偏压下工作。

六．应用、计算题

1．设在半径为Rc的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l0处有一个辐射强度为Ie的点源S，如图所示。试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。

2． 已知cdse光敏电阻最大功耗Pm=40mw，光电导灵敏度Sg=0.5×10-6/lx，暗电导g0=0，给光敏电阻加偏压为20V，问入射cdse光敏电阻的极限照度为多少lx?

3． 已知光电倍增管（GDB—126型）的光电阴极面积Ak=2cm2阴极灵敏度Sk=20µA/lm,电流放大倍数Gm=105,阳极额定电流Ia=200μA。求允许的最大光通量Φ及光照度E。(λ=0.555μm时，1w=683lm)

4．一支氦氖激光器，发射出波长为6328×10－10m的激光，Φe（λ）＝5mw，投在屏幕上的光斑直径为0.1m,其光照度为多少？（λ＝6328×10－10m时，V（λ）＝0.265

5.若取vs=616m/s，n=2.35， fs=10MHz，0=0.6328m，试估算发生拉曼-纳斯衍射所允许的最大晶体长度Lmax=?

5．已知光电倍增管（GDB—126型）的光电阴极面积Ak=2cm2阴极灵敏度Sk=20µA/lm,电流放大倍数Gm=105,阳极额定电流Ia=200μA。求允许的最大光通量Φ及光照度E。(λ=0.555μm时，1w=683lm)

6． 如图所示，设小面源的面积为As，辐射亮度为Le，面源法线与l0的夹角为s；被照面的面积为Ac，到面源As的距离为l0。若c为辐射在被照面Ac的入射角，试计算小面源在Ac上产生的辐射照度。

7．一硅光电池（2CR31）,受光面积5×10㎜2，在100lx光照下Uoc＝400mv,Isc＝30μA。若输入光照度e＝(150＋50sinωt)lx,求取最大功率输出条件下的Um0,Im0和Plm

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/b203b73c0912a2161479296c.html